Experimentelle Untersuchungen der Magnetisierung und der Elektronenspinresonanz an Übergangsmetallverbindungen mit konkurrierenden Wechselwirkungen

Die vorliegende Arbeit behandelt die experimentelle Untersuchung der statischen und dynamischen magnetischen Eigenschaften von Ubergangsmetalloxiden mit konkurrierenden Wechselwirkungen. Dabei werden sowohl konkurrierende magnetische Wechselwirkungen in frustrierten Systemen als auch das Zusammenspiel verschiedener Freiheitsgrade z.B. in Multiferroika bzw. Magnetoelektrika untersucht. Als wichtigste experimentelle Methode dient die Hochfrequenz/Hochfeld-Elektronenspinresonanz-Spektroskopie, welche zusammen mit Messungen der Magnetisierung in Magnetfeldern bis 60 T eingesetzt wurde. Die Messungen zeigen fur den frustrierten Ferrimagneten Natriumeisenphosphit eine geringe magnetische Anisotropie und kurzreichweitige Spinordnung weit oberhalb der Ordnungstemperatur. Kurzreichweitige Spinordnung bis etwa 5TN zeigt sich auch in den geschichteten Antimonieden MNi2SbO6 (M = Na,Li). In diesen stellt die detaillierte Untersuchung der Phasendiagramme und der antiferromagnetischen Resonanzen die wichtige Rolle der Anisotropie fur die konkurrierenden Phasen heraus. In Li2FeSiO4 fuhrt das Zusammenspiel von vermutlich niedrigdimensionalem Magnetismus, elektronischen und strukturellen Freiheitsgraden zu einem komplexen magnetischen Phasendiagramm. Aus der Analyse der antiferromagnetischen Resonanzmoden wird die erste magnetfeldinduzierte Phase als Spin-Flop Phase ausgeschlossen und die Anregungen der zweiten Phase (B > 18 T) als Anregungen einer Spin-Flop Phase interpretiert. Entscheidend fur die magnetischen Eigenschaften der Multiferroika bzw. Magnetoelektrika Cu2V2O7, MTiO3 (M = Ni,Co) und LiFePO4 ist das Zusammenspiel von magnetischen und elektrischen Freiheitsgraden. Im Multiferroikum Cu2V2O7 wird eine ferrimagnetische Resonanzmode beobachtet, deren Frequenzabhangigkeit auf grose Dzyaloshinskii-Moriya Wechselwirkungen hindeutet. LiFePO4 weist eine grose Anregungslucke der antiferromagnetischen Resonanzen auf, aus der eine grose Anisotropie hervorgeht. Magnetisierungs-Messungen bestatigen dies durch einen Spin-Flopartigen Ubergang bei 32 T.